F6

In situ-Untersuchungen zu Strukturänderungen von Biomolekülen an
Grenzflächen und unter fluidmechanischem Stress

Mittels AUZ Experimenten ermittelter zweiter Virialkoeffizient B (Indikator für Proteinwechsel-wirkungen) in Abhängigkeit des pH-Werts. (M.J.Uttinger et. al. 2019, 35, 11491−11502) Mittels AUZ Experimenten ermittelter zweiter Virialkoeffizient B (Indikator für Proteinwechsel-wirkungen) in Abhängigkeit des pH-Werts. (M.J.Uttinger et. al. 2019, 35, 11491−11502)


Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Prozess-Struktur-Beziehungen zur Proteindenaturierung zu erarbeiten und die entstehenden Agglomerate zu quantifizieren. Der Fokus liegt dabei auf den Struktur- und Dispersitätsänderungen von Biomolekülen unter chemischer und fluidmechanischer Beanspruchung mit und ohne Grenzflächen. Biomoleküle werden bei der Herstellung und Aufreinigung in verfahrenstechnischen Apparaten chemischen, thermischen und fluidmechanischen Stressbedingungen ausgesetzt, welche sowohl Struktur- als auch Dispersitätsänderungen hervorrufen können. Das Studium dieser Effekte erfordert ein umfassendes Methodenspektrum zur Charakterisierung der Proteine.

Die Proteinanalytik mit einer analytischen Ultrazentrifuge mit integrierter Multiwellenlängenabsorptionsoptik (MWL-AUZ) wurde etabliert. Dabei wird die überragende Auflösung, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zur Analyse auch mehrerer Fraktionen in komplexen Mischungen (z.B. von Laktoglobulin) genutzt. Untersuchungen hinsichtlich Proteinwechselwirkungen werden durchgeführt, um Aussagen über die Stabilität der Systeme und deren Neigung zur Aggregation abzuleiten. Das Methodenspektrum wird um eine vielversprechende Methode zur Charakterisierung von Proteinen in der Gasphase mit bisher unerreichter Auflösung von Clusterverteilungen von Molmassen von bis zu 1MDa erweitert (ESI-DMA-MS). Diese Methode beruht auf der Überführung von Proteinen mit Elektrosprayionisation in die Gasphase und der differentiellen Mobilitätsanalyse in Kopplung mit Massenspektrometrie. Die Kombination beider Methoden dient der Validierung und öffnet neue Wege zur Formbestimmung. Technisch relevante Grenzflächen sind die Luft-Wasser (z.B. in Schäumen) sowie Öl-Wasser (z.B. Emulsionen) und Feststoff-Wasser Grenzflächen (z.B. Partikel, feste Wände). Die inhärent grenzflächensensitive Methode der Summenfrequenzspektroskopie (SFG) liefert den isoelektrischen Punkt (IEP) an der Wasser-Luft Grenzfläche, welche mit den Werten in Lösung meist gut übereinstimmen. Mit Hilfe chiraler SFG Messungen soll auch die chemische Struktur und insbesondere die wichtige Frage der Proteindenaturierung an der Grenzfläche in Abhängigkeit der Proteinwechselwirkungen und des Elektrolyten studiert werden.

Zuständiges Institut:

Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik
Cauerstraße 4
91058 Erlangen

Position Name E-Mail Telefon
Projektleiter Prof. Wolfgang Peukert wolfgang.peukert@fau.de 09131-8529400
Projektmitarbeiter Tobias Guckeisen tobias.guckeisen@fau.de 09131-8529580
Projektmitarbeiter Maximilian Uttinger max.uttinger@fau.de 09131-85291
Projektmitarbeiterin Vanessa Lautenbach Vanessa.lautenbach@fau.de 09131-8520341

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